Efeito Elon Musk

A ideia é muito simples:  uma bateria plug & play com capacidade de prover energia para uma casa ou escritório por um dia e, assim, permitir que energia solar e eólica possam estar presentes 24h por dia.

Um sistema de bateria que cumpra esta função não é novidade, mas um que seja integrado à rede elétrica, plug & play, discreto, de longa duração (garantia de 10 anos), compacto e com preço competitivo é o que faz do anúncio da Powerwall ser um marco para impulsionar os sistemas de armazenamento de energia.

Um módulo simples para uso residencial terá de 7 a 10 KWh de capacidade, o que permite manter uma casa média com todos os utensílios domésticos e equipamentos (TV, computador etc) em funcionamento normal, por quase um dia inteiro. O custo deverá ser de U$ 3 mil a US$ 3500 e, como tem garantia de 10 anos, significa menos de US$ 1 por dia. E este preço só tende a cair conforme a produção ganhe escala.

Com base na mesma tecnologia, a Tesla produzirá também módulos de 100 Kwh que se assemelham ao tamanho de um refrigerador pequeno. Eles também podem ser combinados em série multiplicando-se de forma quase ilimitada. Com dois mil módulos, que ocupariam uma área de dois mil m2 (ou uma fração de um quarteirão), seria possível armazenar energia solar para manter uma cidade de 150 mil habitantes.

Os módulos de armazenamento serão produzidos numa gigantesca fábrica no estado de Nevada que será a maior fábrica de baterias do mundo e será toda abastecida com energia solar e eólica.

O Powerwall está para a energia solar como o Iphone esteve, em 2006, para o setor de telefonia e internet móvel. Abrirá uma avenida de possibilidades.

Já é possível identificar algo que poderíamos chamar de efeito Elon Musk. Este empreendedor sul-africano de 43 anos tem se aventurado com extremo sucesso em áreas tradicionalmente muito conservadoras como transporte espacial (SpaceX), energia (SolarCity) e automóveis (Tesla), a partir de uma visão extremamente arrojada e ambiciosa de como um mundo melhor pode e deve ser construído.

O início da apresentação do PowerWall, na semana passada, foi bastante marcante: a imagem de uma termoelétrica com muita poluição mostrou a situação atual. Eis a justificativa para criar um sistema de baterias é tornar viável a utilização de energia solar e eólica 24hs por dia e viabilizar o fim da era dos combustíveis fósseis.

Elon mostrou que a ambição de escala é viável – “com dois bilhões de módulos de 100 Kw somos capazes de manter a energia solar constante para todo o consumo do planeta. Parece muito? Temos dois bilhões de veículos automotores rodando no planeta e renovamos a frota a cada 20 anos, porque não podemos produzir 2 bilhões de baterias com este propósito?”.

A gigafábrica da Tesla, em construção em Nevada, pode produzir algumas centenas de milhares de módulos de 100 Kw/ano, ou seja, seria necessário algumas dezenas de fábricas como esta para um desafio deste tamanho. E, por isso, Elon indicou que a gigafábrica também se transformará em um produto de forma que possa ser reproduzida em outros cantos do planeta. Para completar, reafirmou o compromisso de manter todas as patentes da Tesla abertas para que possam ser utilizadas, inclusive por concorrentes.

Nos próximos anos, veremos pipocar dezenas de inciativas que vão acelerar as inovações no setor de armazenamento de energia e no preço destes equipamentos, da mesma forma que haverá uma corrida na indústria de equipamentos para produzir equipamentos muito mais eficientes.

Há dez anos, quando foi lançado, o Iphone parecia um produto destinado à elite. Hoje, os smartphones são onipresentes e massificaram o acesso à internet móvel. Em dez anos, é bem possível que ter um sistema de armazenamento de energia nas casas, empresas e cidades, será tão comum quanto é hoje um smartphone.

Fotos: Divulgação

Uma gigafábrica de baterias

Esta é o tipo de ação radical de que precisamos para uma economia de baixo carbono!

Há alguns dias, a Tesla - fabricante de carros elétricos fundada pelo visionário empreendedor sul africano Elon Musk – anunciou a implementação da maior fábrica de baterias do mundo a ser construída nos EUA e que deve entrar em operação em 2017.

Não é à toa que ela foi batizada de Gigafábrica (Gigafactory): quando estiver operando a plena capacidade em 2020, anualmente produzirá baterias com capacidade de armazenamento de 50 mil MW. Isto é, mais do que a capacidade atual de todas as fábricas de bateria do mundo somadas (34 mil MW/h).

Para ilustrar bem o significado prático de toda esta capacidade, basta imaginar que as baterias produzidas pela gigafábrica, em um ano, poderiam armazenar toda energia necessária para atender a demanda média de energia elétrica no Brasil inteiro, por quase uma hora, ou armazenar a energia gerada por todas as usinas eólicas em um dia.

A Gigafábrica será autossuficiente em energia a partir de um parque eólico e outrosolar anexos, que serão construídos ao lado da fábrica.
A estimativa dos empreendedores é baixar em, pelo menos, 30% o custo das baterias para veículos e todo o tipo de equipamentos como computadores.

Os sinais que esta iniciativa aponta são, no entanto, mais profundos. Ela representa uma aposta de US$ 5 bilhões (investimento estimado) na eletrificação do mundo e na real possibilidade de transformar o armazenamento de energia em um sistema distribuído na nuvem, similar ao que já acontece com processamento e armazenamento de dados.

A Tesla estima que produzirá mais de 500 mil carros elétricos por ano, até 2020 (em 2013 foram 30 mil, contra 2 mil dois anos antes). A bateria dos automóveis (de qualquer equipamento eletrônico) poderá conversar com a rede e ser utilizada para armazenar e despachar energia de acordo com a demanda do sistema elétrico integrado(smartgrid). Em larga escala, este sistema inteligente permitirá muito mais flexibilidade e estabilidade para fontes renováveis, mas intermitentes de energia como a solar e a eólica. O limitante para um sistema assim funcionar era a disponibilidade de grandes quantidades de bateria. Em pouco tempo, já não será mais.

É este tipo de movimento desruptivo, de larga escala e grande impacto que é necessário para produzirmos as mudanças urgentes rumo à economia de baixas emissões de gases de efeito estufa (GEE).

E atenção! Elon Musk, o empreendedor por trás da Gigafábrica é um visionário, mas não é um aventureiro. Entre os empreendimentos que colocou de pé, além da Tesla, estão o PayPall (maior sistema de pagamentos pela internet), a Space X (que, com menos de 10 anos de vida, já é a única empresa privada a suprir a estação espacial internacional) e a SolarCity (maior empresa de energia solar fotovoltaica nos EUA).

Veja documento divulgado pela Tesla para saber mais detalhes da Gigafábrica.

Publicado em Blog do Clima / Planeta Sustentável em 10-03-2014

A Máquina de Escrever e o Planejamento Energético

No início dos anos 90 os escritórios tinham dezenas de máquinas de escrever e alguns computadores até então ainda caros, de difícil acesso, e ainda pouco amigáveis. Apesar do cenário aparentemente vantajoso, alguém que investisse numa fábrica de máquina de escrever naquele momento teria visto seu negócio desaparecer uma década depois. Na virada do século sobreviviam apenas algumas poucas fábricas no mundo, e a última fechou as portas na Índia em 2011. Hoje um celular tem mais de 40 vezes a capacidade de processamento do melhor PC de 20 anos atrás.

No campo energético estamos vivendo uma revolução similar. A energia oriunda de combustíveis fósseis, muito poluente e não renovável, ainda é a principal fonte de energia da matriz global. Porém, a curva de aprendizado de uso desta energia apresenta pouquíssimos ganhos incrementais enquanto outras fontes, como eólica e solar que recém-começaram a ganhar escala, ainda estão no início da curva de aprendizagem, e os ganhos de eficiência e redução de custos ainda têm enormes espaços para serem desenvolvidos.

Apenas para ilustrar, em menos de 10 anos as placas fotovoltaicas (que utilizam apenas uma fração da energia do Sol que chega à Terra) dobraram sua eficiência, ou seja, produzem o dobro da energia por m². Em laboratório, pesquisadores da Universidade de Standford já desenvolveram novos métodos e compostos capazes de aumentar a eficiência dos painéis solares em mais de 100 vezes utilizando um maior espectro da luz solar.

Em 20 anos, as fontes de energia renovável de baixo impacto como solar serão dominantes nos novos projetos e na renovação do parque energético ao redor do planeta. Isso será essencial para reduzir 2/3 das atuais emissões globais de CO2 oriundas do setor de energia para mitigar as mudanças climáticas.

A visão antecipatória destes fenômenos de transformação é crucial para o planejamento de longo prazo como o Plano Nacional de Energia - PNE 2050, que se encontra em processo de desenvolvimento pela EPE e deve ser lançado em 2014. Os termos de referência publicados em maio apontam, ainda que de forma tímida, esta evolução de cenário e a possibilidade de considerar outros fatores além da modicidade tarifária para planejar a composição de nossa matriz energética em 2050.

Este trabalho é fundamental para garantir que deixemos de caminhar de olho no retrovisor, promovendo a construção de novas usinas térmicas a carvão mineral como se estivéssemos investindo em fabricar máquinas de escrever 20 anos atrás.

Publicado em O Globo, 12 de junho 2013

Baterias Inteligentes

O armazenamento de energia é fundamental conferir a flexibilidade necessária para que o sistema elétrico possa se ajustar a oferta à demanda de energia.  Quando ligamos um notebook na tomada, ele armazena carga na bateria ao mesmo tempo que te permite trabalhar com o aparelho. Em países que tem como base energética as usinas termoelétricas o armazenamento se dá nos estoques de combustíveis (óleo combistível, gás etc). No sistema elétrico brasileiro a função da bateria é exercida basicamente pelo reservatório das Usinas Hidroelétricas.

Mas, com o grosso da expansão das hidroelétricas está na  Amazônia em regiões que por razôes técnicas, economicas e ambientais os reservatórios precisam ser significativamente menores, é preciso pensar outras alternativas para manter a flexibilidade com fontes renováveis e não apenas recorrer termoelétricas poluidoras como fazemos atualmente no país.

Algumas das mais promissoras fontes de energia renovável, como solar e eólica, ainda sofrem bastante resistência para expasão por não possuírem mecanismos próprios de armazenamento em larga escala.

Nos últimos anos uma enorme gama de inovações tem surgido para viabilizar o armazenamento direto das energias solar e eólica. Nos Estados Unidos centenas de usinas eólicas operam apenas bombeando água para os reservatórios de pequenas centrais hidroelétricas. Uma recente patente da Apple (seria o iEnergy?) descreve um sistema onde energia eólica e solar são utilizadas para aquecer um tanque de líquido de baixa condutividade (precisa bastante energia para aquecer poucos graus) que se conecta por uma membrana a um tanque menor de líquido de alta condutividade que gera vapor e movimenta uma turbina.

São várias alternativas, mas talvez o mais interessante seja a criação de baterias inteligentes, que podem ser programadas para armazenar energia nos momentos de maior oferta e devolver à rede energia nos momentos de maior demanda. Hotéis nos Estados Unidos já utilizam sistemas de baterias inteligentes para armazenar energia durante os períodos do dia de tarifa mais baixa e utilizar esta energia no momento de maior demanda no hotel, o final da tarde, quando as tarifas da rede são também mais caras.

Antes do final da década a questão da flexibilidade da energia solar e eólica estará superada e quem sabe todas as baterias de nossos diferentes equipamentos terão a capacidade de interagir com a rede e contribuir para a operação do sistema de armazenamento de energia.

Publicado em O Globo em 10 de Abril de 2013